Entwicklung einer Nanotechnologie-Plattform für die ... - JuSER
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5 HERSTELLUNG VON CROSSBAR-STRUKTUREN<br />
5.5 Die Notwendigkeit der Planarisierung<br />
Wird bei der Herstellung von Crossbar-Arrays mittels Nanoimprint-Lithographie auf <strong>die</strong><br />
Planarisierung der Bottom-Elektoden verzichtet, so ist ein Top-Imprint nur bedingt<br />
erfolgreich durchführbar. Zudem resultiert aus <strong>einer</strong> unebenen Probenoberfläche eine<br />
gleichermaßen unebene Top-Elektroden-Struktur. Abbildung 5.15 a) zeigt <strong>die</strong><br />
Auswirkung eines fehlenden Planarisierungsschrittes auf <strong>die</strong> Topographie der Top-<br />
Elektroden.<br />
Hier ist anhand eines 16 bit-Arrays mit Linienbreiten von 100 nm deutlich zu erkennen,<br />
dass <strong>die</strong> Top-Elektroden nicht homogen strukturiert werden konnten, sondern eher<br />
gewellt erscheinen. Es treten Verengungen der Top-Elektroden an den<br />
Kreuzungspunkten der Leiterbahnen auf. Ferner scheint das Top-Metall an <strong>die</strong>sen<br />
Kreuzungspunkten dünner zu sein als zwischen den Bottom-Elektroden. Dies zeigt, dass<br />
<strong>die</strong> Herstellung von Arrays (mit standardisierten 30 nm hohen Bottom-Elektroden) ohne<br />
<strong>die</strong> Verwendung eines Planarisierungsschrittes, aufgrund der unebenen Top-Elektrode,<br />
mittels Nanoimprint eher bedenklich ist. Wird sogar <strong>die</strong> weitere Steigerung der<br />
Leiterbahnenhöhe angestrebt – <strong>die</strong>s wäre <strong>für</strong> <strong>die</strong> Reduzierung der Leiterwiderstände von<br />
Interesse –, so ist <strong>die</strong> Herstellung der Crossbar-Arrays ohne Planarisierung der Bottom-<br />
Elektroden nicht mehr vorstellbar.<br />
Leitungswiderstandsmessungen an derartigen Arrays wiesen außerdem auf <strong>die</strong><br />
unzureichende Qualität der Top-Elektroden hin. Alle Leitungen wurden „open“<br />
gemessen, was auf Brüche innerhalb der Elektroden schließen lässt, <strong>die</strong> voraussichtlich<br />
an den Array-Rändern (siehe Abbildung 5.15 a) auftraten.<br />
Eine Verringerung der Unebenheiten in den Top-Elektroden konnte durch <strong>die</strong><br />
Reduzierung der Bottom-Elektroden-Dicke auf 15 nm erreicht werden<br />
(Abbildung 5.15 b). Zwar traten hier <strong>die</strong> Verengungseffekte der Leitungen an den<br />
Kreuzungspunkten deutlich schwächer auf, doch konnten auch hier nur partiell<br />
funktionsfähige Top-Elektroden durch Widerstandsmessungen nachgewiesen werden.<br />
Hinzu implizierte <strong>die</strong> Verringerung der Bottom-Elektroden-Höhe den Performanceverlust<br />
der Arrays durch steigende Leitungswiderstände (vgl. Kapitel 5.3).<br />
Eine Planarisierung der Bottom-Elektroden ist damit bei der Herstellung von Crossbar-<br />
Arrays mittels Nanoimprint-Verfahren unbedingt von Nöten. Unter Verwendung<br />
anderer Herstellungsmethoden (z.B. der Elektronenstrahllithographie [109]) ist eine<br />
Planarisierung erfahrungsgemäß, aufgrund anderer Herstellungseffekte, nicht zwingend<br />
erforderlich. Da bei Belichtungsverfahren <strong>die</strong> unebene Oberfläche, auf der sich <strong>die</strong><br />
Bottom-Elektroden befinden, nicht in einem mechanischen Verfahren strukturiert wird,<br />
treten weniger Probleme in Bezug auf Lackdeformation (oder Ähnliches) auf.<br />
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